Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Universidad Nacional Autónoma de México FACULTAD DE INGENIERÍA DIVISION DE INGENIERÍA EN CIENCIAS DE LA TIERRA “FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS” TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO PETROLERO QUE PRESENTAN: DANIELA CÁRDENAS HERNÁNDEZ VÍCTOR MANUEL GARCÍA VALLADARES DIRECTOR DE TESIS: M.C. CARLOS A. MORALES GIL México D.F. Ciudad Universitaria 2013 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS Agradecimientos A mi mami hermosa Patricia Hernández Gálvez, no sólo por darme la vida, si no también por todo lo que me ha enseñado durante toda mi vida, por quererme, por ser la mejor amiga, consejera y confidente que alguien pueda tener. Mami créeme que sin ti no sería el ser humano que soy, has sabido ser mi guía y mi ejemplo. Gracias por todo tu cariño, paciencia, amor y cuidados, por ser tan única y por dejar que vuele libremente para cumplir mis sueños y mis metas, por acompañarme en cada uno de mis triunfos y también de mis fracasos de los cuales me he podido levantar y seguir adelante gracias a ti, por que tu me has demostrado que no hay que darnos por vencidos nunca y que cuando uno realmente quiere se puede, sin importar los múltiples obstáculos que se nos presenten en la vida. TE AMO. Gracias simplemente por ser la mejor mami del mundo. A mi papi José Antonio Cárdenas Rivero, por quererme y apoyarme en cada una de las decisiones que he tomado durante mi vida, por estar presente cuando más lo he necesitado, por escucharme, aconsejarme y no criticar lo que decido. Te amo papi. Gracias por alentarme a seguir adelante. A mi abuelito Adalberto Hernández, porque sin duda no hay mejor abuelo que usted, por cada una de las anécdotas e historias que me ha contado, que sin duda llevo en mi mente, por cuidarme y quererme como me ha querido siempre. Gracias por confiar en mí. Lo admiro por el gran ser humano que es y los valores que de usted he aprendido. Lo amo papá Beto. A mi mamá Fanny †, hace cinco años juntas iniciamos este sueño que hoy cumplo y sé que desde el cielo usted está feliz de ver que se culmina. Siempre voy a extrañarla y quererla, pero sé que siempre me cuida, y está presente en cada momento de mi vida; de verdad siempre me hará falta, sus pláticas, cariño y abrazos los tengo presentes. Esta meta que hoy cumplo se la dedico, por que se que desde donde se encuentra me estará cuidando y acompañando toda mi vida. A Víctor Manuel García Valladares, por estar presente en mi vida, por todo lo que me has enseñado durante todo este tiempo que llevamos juntos, las risas, alegrías, buenos y malos momentos. Gracias por compartir este sueño conmigo, por aceptar el reto de la tesis, por tu insistencia para terminarla, por el gran ser humano que eres. He aprendido muchas cosas de ti, eres un ser humano al que admiro por los grandes valores que tienes y espero que siempre conserves. Te quiero. A toda mi familia, por que cada uno de ustedes han sido parte de este sueño que inicié hace cinco años. A mis tíos Eduardo Hernández y Carlos Hernández, por que sin su apoyo no podría decir que por fin culmina esta etapa de mi vida, FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS gracias tíos por todo su amor, apoyo, consejos y preocupación que han demostrado siempre por mi, los admiro y los quiero mucho. A mis primos Denise, Roberto, Jessica, Citlalhy, Alejandra, Siobhan y Nathalia, porque sin ustedes no tendría con quien compartir mis alegrías y tristezas, porque han hecho que cada una de mis vacaciones sean maravillosas e inolvidables, porque me daban ánimos y me recargaban de energía para iniciar un semestre más de mi carrera, los amo!!!! A mis amigas Sofía, Rebeca y Paola, porque aunque la distancia nos separe sé que siempre estaremos juntas, y nuestra amistad será capaz de sobrevivir al tiempo y la distancia. Gracias amigas por compartir mis logros, por llorar y emocionarse y alegrarse por mí con esto. Las quiero mucho ustedes saben que siempre podrán contar conmigo. A mis amigos de carrera Jorge Varela, Karenina Del Angel, Alberto Montesinos, Juan Carlos Pérez, Fidel Toquero, Juan Carlos Medina, Karen Meza, Alan Sotelo, Ariel Cervantes, Mario Campos, Osvaldo Beltrán, Germán Velnezqui por cada uno de los momentos compartidos en clase y fuera de ella, por hacer que los días en la universidad fueran menos pesados, por hacerme reír tanto pero sobre todo por permitirme ser parte de su vida. Gracias los quiero. A mi director de tesis Carlos A. Morales Gil, por creer en mi, por tanto apoyo, tiempo y paciencia para la realización de este trabajo. Usted es un gran ser humano que como se lo dije una vez admiro por que a pesar de sus múltiples ocupaciones siempre tiene un espacio para sus alumnos. He aprendido de usted que no importa en que lugar nos encontremos la humildad y el carisma son algo que debe identificarnos. Gracias por todo Maestro. En verdad lo apreció. Al ingeniero Edmundo Rivera por su tiempo, apoyo y dedicación a este trabajo. Muchas Gracias. Al Ing. Mario Becerra por todo lo que me enseño en sus clases y consejos que me dio. A mis sinodales Dr. Néstor Martínez, M.I José A. Gómez Cabrera, e Ing. Cristina Avilés por su apoyo en este trabajo. A todos mis profesores y al departamento de Ingenieria Petrolera por todo su apoyo. A la Universidad Nacional Autónoma de México por darme la mejor educación que pude recibir. Daniela Cárdenas Hernández FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS Agradecimientos A mi mamá por darme todo el apoyo necesario para poder terminar la carrera, así como el brindarme todo su amor, tiempo y dedicación a lo largo de mi vida. A mi papá por brindarme el apoyo durante mi carrera. A mi familia por ser parte de vida, y brindarme grandes momentos. A nuestro director de tesis M.C. Carlos Morales Gil por apoyarnos para poder culminar nuestra etapa universitaria, así como el conocimiento que nos heredó durante su asignatura. Al Dr. Nestor Martinez por brindarme un gran conocimiento y visión durante dos ciclos escolares. A mis sinodales M.I José Ángel Gómez Cabrera, Ing. Mario Becerra y la Ing. Cristina Avilés. A las personas con las cuales compartí mi estancia en la UNAM, amigos conocidos, profesores, coordinadores, etc. A mi compañera de tesis que es parte importante de este trabajo. Víctor Manuel García Valladares FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS RESUMEN Los yacimientos de hidrocarburos en aguas profundas son de gran importancia para la industria petrolera, puesto que representan un volumen importante de reservas a nivel mundial, sin embargo su descubrimiento y desarrollo implican un gran reto técnico, económico y ambiental. En la perforación en aguas profundas es indispensable el uso de instalaciones con una alta capacidad de estabilidaden el mar ya que, debido a la ubicación de estos yacimientos se presentan factores ambientales que ponen en riesgo las operaciones que se quieren llevar a cabo. Los procesos de producción y transporte de hidrocarburos en grandes tirantes de agua necesitan de la implementación de herramientas y equipos especiales que soporten la carga hidrostática que ejerce el mar sobre ellas, y de una gran eficacia para llevar a los hidrocarburos hasta la superficie, así mismo se requiere de metodologías adecuadas para poder controlar problemas en los ductos por las diferentes causas que se presentan a dicha profundidad, dentro de las que se encuentran la baja temperatura, corrosión, paso de los fluidos, etc. Desde el 2004 México ha realizado descubrimientos de yacimientos importantes en aguas profundas, con lo cual ha podido incrementar las reservas de hidrocarburos con las que cuenta. Por esto, es necesario estar inmersos sobre las operaciones y equipo que son utilizadas en aguas profundas para explotar de manera adecuada y eficiente estos campos, tomando en cuenta el daño que se puede ocasionar al medio ambiente en caso de realizar una operación de manera incorrecta. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS ABSTRACT Hydrocarbon reservoirs in deep water are of great importance to the oil industry, because they represent a significant volume of reserves in the world, but the discovery and development involve a great technical challenge, economic and environmental. In deepwater drilling is essential to use installations with high stability in the sea, because, due to the localization of these reservoirs is common to present environmental factors that jeopardize the operations are to be carried out. Production processes and transport of hydrocarbons in deep water require large deployment of special tools and equipment to endure the hydrostatic head exerted by the sea upon them, and high efficiency to bring the hydrocarbons to the surface, also suitable methodologies are required to monitor for problems in the different ducts causes said depth are presented, among which are low temperature, corrosion, passage of fluids, etc. Since 2004, Mexico has made significant oil discoveries in deep water, which has been able to increase hydrocarbon reserves with which account. For this is necessary be immersed on operations and equipment that are used to produce properly and efficiently deepwater basins, taking into account the damage it can cause to the environment in case of an operation incorrectly. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS Índice Resumen Vi Abstract Vii Introducción 1 1. Principios de la Explotación en Aguas Profundas 4 1.1. Definición de aguas profundas 4 1.2. Localización de aguas profundas en el mundo 5 1.3. Descubrimientos mundiales en aguas profundas 6 1.4. Reservas y producción de EUA, Noruega, Brasil y México en aguas profundas 10 1.5. Provincias petroleras mexicanas en aguas profundas. 11 1.5.1. Cinturón Plegado Perdido 12 1.5.2. Provincia de las Cordilleras Mexicanas 12 1.5.3. Salina del Golfo Profundo ó Cuenca Salina del Istmo 13 1.5.4. Cinturón Plegado Catemaco 14 1.6. Exploración de hidrocarburos en aguas profundas 15 1.6.1. Prospección geofísica 16 1.6.1.1. Perfil sísmico vertical 17 1.6.1.2. Implementación de gravimetría y magnetometría a la exploración petrolera en aguas profundas 18 1.7. Planeación de la explotación de yacimientos en AP 19 2. Perforación en Aguas profundas 24 2.1. Instalaciones superficiales de perforación 24 2.1.1. Evolución de las instalaciones marinas 24 2.1.2. Instalaciones superficiales de perforación para Aguas Profundas 27 2.1.2.1. Plataforma de piernas tensionadas (TLP) 27 2.1.2.2. Plataforma Spar 28 2.1.2.3. Plataforma semisumergible 29 2.1.2.4. Barcos perforadores 30 2.1.3. Sistemas de control de movimiento 31 2.1.3.1. Sistema de anclaje 31 2.1.3.2. Sistema de posicionamiento dinámico 32 2.2. Operación de instalación de tubería conductora 33 2.2.1. Método de Jetting 34 FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 2.2.2. Instalación con apoyo de martillo hidráulico 35 2.2.3. Instalación vía torpedo 37 2.3. Instalación de equipo en lecho marino 39 2.3.1. Instalación del cabezal del pozo 39 2.3.2. Instalación del preventor 40 2.4. Métodos de perforación en aguas profundas 40 2.4.1. Perforación con riser 40 2.4.1.1. Elementos del riser 42 2.4.1.2. Perforación con BOP superficial 43 2.4.2. Perforación sin riser 45 2.4.2.1. Ventajas de perforar sin riser 47 2.5. Consideraciones que deben tenerse en cuenta al perforar 49 2.5.1. Presión de poro y fractura 49 2.5.2. Doble gradiente de fluido de control 50 2.5.3. Sistemas de control 51 2.5.3.1. Preventor submarino 52 2.6. Cementación de pozos 54 2.6.1. Cementación en aguas profundas 54 2.6.2. Factores que afectan la cementación en aguas profundas 55 2.7. Equipos adicionales necesarios para la perforación 57 2.7.1. Barcos de apoyo 57 2.7.2. Vehículos operados remotamente 58 3. Terminación en Aguas Profundas 60 3.1. Lavado del pozo 62 3.2. Aparejo de producción 63 3.2.1. Colgador de tubería 64 3.2.2. Válvulas de seguridad subsuperficial 66 3.2.3. Sistema de aislamiento tubería de revestimiento-tubería de producción 68 3.2.3.1. Empacador de producción 68 3.2.3.2. Fluido empacador 71 3.3. Disparos 71 3.4. Árbol submarino de prueba 74 3.5. Tipos de terminación para el control de arena 75 3.5.1. Terminaciones en agujero descubierto con cedazos 76 3.5.2. Terminación con empacador de grava 77 3.5.3. Terminación de fracturamiento y empaque 79 3.5.4. Terminación con fracturamiento de agua y empaque de grava 81 3.6. Terminación inteligente 81 3.7. Soluciones no convencionales a trabajos de terminación y reparación 83 FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 4. Producción en Aguas Profundas 85 4.1. Sistemas flotantes de producción 85 4.1.1. FPSO 85 4.2. Equipo de producción submarino 87 4.2.1. Árbol submarino 87 4.2.1.1. Árbol seco para aguas profundas 89 4.2.2. Manifold submarino 90 4.2.2.1. Operación de instalación del manifold 94 4.2.2.2. Manifold de levantamiento artificial 96 4.2.3. PLEM 97 4.2.4. PLET/FLET 99 4.2.5. In-line sled 100 4.2.6. Jumper 100 4.2.7. Cable umbilical 102 4.2.8. Sistema de control 103 4.3. Líneas de flujo 105 4.3.1. Tendido de tuberías 105 4.3.1.1. Tendido S 105 4.3.1.2. Tendido J 106 4.3.1.3. Transportación especial de las tuberías 107 4.3.1.4. Instalación de tuberías por técnicas de remolque 107 4.4. Riser de Producción 110 4.4.1. Riser de acero en catenaria (SCR) 110 4.4.1.1. Lazy wave 111 4.4.2. Riser tensionado 112 4.4.3. Riser flexible 114 4.4.4. Risers híbridos 115 4.5. Procesamiento submarino 116 4.5.1. Bombeo submarino 118 4.5.2. Separación submarina 119 4.5.3. Compresión submarina 121 4.6. Sistemas de producción artificial 121 4.6.1. Sistemas de producción artificial en el pozo 121 4.6.1.1. Bombeo electrocentrífugo 1214.6.1.2. Bombeo neumático 123 4.6.2. Levantadores de presión en el lecho marino 124 4.6.2.1. Bombeo electrocentrífugo en el lecho marino 125 4.6.2.1.1. Sistema BEC en jumper 125 4.6.2.1.2. Sistema BEC Horizontal 126 4.6.2.1.3. Bombeo con separador caisson-BEC 126 4.6.2.2. Bombas multifásicas 127 FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 4.6.2.2.1. Tornillos gemelos 129 4.6.2.2.2. Bombas helico axiles 129 4.6.2.3. Bombeo neumático en el riser 130 4.7. Configuración de la arquitectura submarina 131 4.8. Aseguramiento de flujo 133 4.8.1. Asfaltenos 135 4.8.1.1. Control y remediación para la precipitación de asfaltenos 137 4.8.2. Ceras 138 4.8.2.1. Problemas que se ocasionan por la formación de ceras 140 4.8.2.2. Control para la formación de ceras 141 4.8.3. Incrustaciones 143 4.8.4. Hidratos de metano 145 4.8.4.1. Control para la formación de hidratos 146 4.8.5. Emulsiones 147 4.8.6. Espumas 148 4.8.7. Flujo bache 149 4.8.8. Producción de arenas 150 5. Factores Ambientales y Técnicos que Generan Problemas en la Infraestructura de Aguas Profundas 152 5.1. Factores geofísicos 152 5.1.1. Huracanes 152 5.1.2. Corrientes marinas y oceánicas 154 5.2. Factores geológicos 158 5.3. Factores físicos y químicos 159 5.3.1. Hidratos de metano 159 5.3.2. Corrosión 161 5.3.2.1. Factores que inducen la corrosión 162 5.3.2.2. Control de la corrosión 162 5.3.3. Erosión 165 5.3.3.1. Tipos de erosión 166 5.3.3.2. Control de la erosión 167 5.3.4. Cambios generados por la temperatura 168 6. Efectos en el Medio Ambiente por las Actividades Petroleras en Aguas Profundas 170 6.1. Efectos de baja intensidad 170 6.2. Liberación de fluidos al medio ambiente 171 6.3. Derrames de petróleo 173 6.3.1. Respuesta a los derrames 173 6.4. Métodos de limpieza de los derrames 175 FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 6.4.1. Métodos naturales 175 6.4.2. Métodos físicos 176 6.4.3. Métodos químicos 177 6.5. Caso ejemplo de derrame de petróleo y su impacto ambiental 178 6.5.1. Efectos de los hidrocarburos derramados 179 7. Casos de Campos Petroleros en Aguas Profundas 183 7.1. Parque das Conchas 183 7.1.1. Perforación de los pozos 185 7.1.2. Terminación de los pozos 185 7.1.3. Producción del Parque das Conchas 186 7.2. Campo Dalia 188 7.2.1. Descripción del yacimiento y características de los fluidos 189 7.2.2. Pozos desviados y horizontales perforados a través de los árboles submarinos 190 7.2.3. Terminación de los pozos productores, e inyectores de gas y agua 192 7.2.4. Producción de Dalia 193 7.3. Thunder Horse 195 7.3.1. Perforación y terminación de los pozos 195 7.3.2. Producción de Thunder Horse 197 Conclusiones y Recomendaciones 198 Nomenclatura 200 Lista de figuras 203 Lista de tablas 209 Bibliografía 210 FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 1 Introducción Desde que el ser humano habitó por primera vez la Tierra, éste ha buscado la forma de acceder a los recursos que la naturaleza le ofrece, debido a las necesidades que ha tenido que ir cubriendo. Sin embargo estas necesidades con el paso del tiempo han ido aumentando, lo que conlleva que los seres humanos busquen cada vez más recursos que le ayuden a mejorar su calidad de vida, ya no sólo cubriendo las necesidades básicas como son la sed, el hambre si no también su comodidad. La energía (ya sea solar, eólica, geotérmica, etc.) ha tenido un papel fundamental para el desarrollo de las sociedades y para mejorar la calidad de vida del ser humano; como ejemplo se tiene el fuego que representa el primer contacto del hombre con la energía. Posteriormente, en el siglo XVIII, con la llegada de la revolución industrial dada por la invención de diversas máquinas dentro de las cuales destaca la máquina de vapor de James Watt, se logró una evolución imprescindible en la manera de trabajo en diversos sectores de la economía primero en Europa y después en el resto del mundo, lo cual cambio en muchos aspectos la forma de vida del ser humano. Con el aumento del desarrollo industrial en la civilización se comenzó a reingeniar la sociedad completa en cuanto a su forma de pensar y sus actividades, existiendo posteriormente filosofías como la de Auguste Comte que afirmaba que la ciencia y la industria traían consigo prosperidad y felicidad a las naciones, este pensamiento comenzó a ligarse con el aumento en el nivel de vida a causa del uso de herramientas u objetos que lograban simplificar trabajos y dar espacio para otras actividades. Así mismo la invención del motor de combustión interna ayudó a hacer eficiente el trabajo usando como recurso la energía proveniente de combustibles. Dadas las condiciones anteriores, el aumento de la tecnología y el deseo de los países por ampliar sus territorios para tener mayores recursos naturales, comenzaron los conflictos bélicos mundiales del siglo XX, la primera y segunda guerra mundial, en las cuales los países en conflicto requirieron grandes provisiones de energía para solventar las necesidades de sus ejércitos. Como sabemos, los hidrocarburos han sido utilizados de diversas formas en diferentes civilizaciones antiguas y a lo largo del tiempo, no obstante en el siglo XX se convirtió en el energético más importante , es por eso que con el sistema tecnológico y la demanda de petróleo para generación de electricidad y transporte (así como otros usos), ha requerido de la extracción rápida y continua de los yacimientos petroleros más grandes del planeta, en la que muchas veces no se ha tenido la planeación ni una racionalidad adecuada; no obstante esta necesidad inevitable ha traído consigo la búsqueda insaciable del valioso recurso que cada vez ha aumentado en más su valor económico por la aparente declinación de los grandes yacimientos. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 2 La industria petrolera ha sido orillada a volcarse sobre los yacimientos más recónditos, profundos y con una dificultad técnica mayor, esta necesidad probablemente ha propiciado la creación de sistemas tecnológicos complejos que desafían las fuerzas más grandes de la naturaleza, algunas veces dominándola, algunas otras errando, originando daño a su entorno y pérdidas económicas. Dentro de la industria petrolera uno de los nuevos retos se encuentra en los yacimientos en aguas profundas y ultraprofundas, lugar en el que se han dado grandes avances durante los últimos diez años. El desarrollo de tecnología para perforar, y producir los hidrocarburos de estas áreas ha sido acelerado. Esta tecnología ha mejorado la ya utilizada en equipos de tierra y aguas someras, ya sea con materiales que resisten ambientes más abrasivos y condiciones extremas, o combinando equipos para mejorar la ya existente, así como la invención de nuevos dispositivos. Realmente la industria en aguas profundas está iniciando a pesar de que los campos se descubrieronhace ya varios años; en la mayoría de los campos la perforación de pozos empezó en los noventas, iniciando su producción la mayoría de estos campos entre el 2000 y el 2010, mientras muchos otros aún no producen ni son perforados. Así mismo, cabe aclarar que actualmente no se cuenta con un reglamento internacional en el que se estipule a que profundidad se considera ya un yacimiento de aguas profundas y ultraprofundas, cada país tiene su propio criterio para determinar esto, sin embargo la tecnología utilizada y los métodos son los mismos o muy similares. En México la exploración que se tiene en yacimientos de aguas profundas y ultraprofundas es muy reciente, puesto que hace unos cuantos años no se tenía la necesidad de explorar otras áreas, sin embargo los yacimientos con los que México lograba abastecer su producción de hidrocarburos está declinando, por lo que se ha requerido iniciar la búsqueda en otras áreas. Es por esto que la industria del petróleo en México requiere del conocimiento de las tecnologías existentes, no sólo para poder incorporarse y competir al inminente ambiente de las aguas profundas sino también para poder dominar y generar las técnicas adecuadas para la correcta explotación en beneficio de la nación, cuidando de la seguridad tanto del medio ambiente como de su personal y de los intereses económicos del país. En junio del 2012 PEMEX inició la perforación de dos pozos exploratorios Supremus-1 y Trion-1 en el área conocida como Cinturón Plegado Perdido en aguas ultraprofundas del Golfo de México, anunciando el 29 de agosto del 2012 el descubrimiento de petróleo, después de la perforación del pozo Trión 1, ubicado a 177 km de la costa de Tamaulipas, confirmando la presencia de yacimientos de crudo ligero en la provincia de Cinturón Plegado Perdido. El pozo Trión-1 fue perforado a 2,500 metros (m) de tirante de agua y a una profundidad de 4.5 kilómetros (km), incluyendo la corteza del lecho marino. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 3 Las operaciones en yacimientos en aguas profundas y ultraprofundas son muy costosas, es por ello que debe realizarse una buena planeación antes de iniciar la etapa de exploración, así mismo se deben realizar los análisis necesarios para determinar que equipos son los más aptos para tener un desarrollo del proyecto exitoso, buscar la forma de tener la mejor caracterización posible del yacimiento, evitándose lo más posible los riegos que se puedan presentar, ya que al ser profundidades mayores los riesgos incrementan, y un accidente en este tipo de campos puede ser realmente catastrófico, no sólo por lo que la empresa puede llegar a perder sino también por los daños irreversibles que se pueden ocasionar al medio ambiente. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 4 Capítulo 1 Principios de la Explotación en Aguas Profundas 1.1 Definición de aguas profundas La evolución natural que se ha tenido en la explotación y exploración de hidrocarburos en el mundo ha estado relacionada con la facilidad de la extracción de los fluidos, dándose primero en tierra y zonas lacustres, para pasar posteriormente a zonas de aguas someras marinas. En la actualidad se están explorando y explotando zonas con mayor dificultad como las aguas profundas y lugares tan inhóspitos como el Polo Norte (ambientes no convencionales). En la industria petrolera el término de aguas profundas (AP) es utilizado en dos sentidos, el primero se refiere a los procesos de flujo gravitacional de sedimentos marinos, medios ambientes y sus depósitos. El segundo es la definición ingenieril, y se refiere a la profundidad del tirante de agua específicamente a profundidades mayores de 500 m, siendo la profundidad a la cual los equipos tradicionales de desarrollo no pueden ser utilizados. Los proyectos son catalogados como aguas profundas o ultraprofundas dependiendo del sistema de regulación que ha sido establecido por cada país, ya sea por detalles técnicos, económicos o ambientales. Como ejemplo tenemos: Estados Unidos de América que de acuerdo a “U.S. Department of the Interior Minerals Management Service Gulf of Mexico OCS Region” la profundidad a la cual se considera aguas profundas es igual o superior a 305 m (1000 pies), mientras que aguas ultraprofundas la profundidad es igual o mayor a 1524 m (5000 pies). En México, PEMEX consideró por mucho tiempo la misma profundidad que Estados Unidos de América, sin embargo actualmente PEMEX define a los tirantes de agua mayores o iguales a 500 m como aguas profundas, y para aguas ultraprofundas tirantes iguales o mayores a 1,500m (Figura 1). País Aguas Someras (m) Aguas Profundas (m) Aguas Ultraprofundas (m) México (PEMEX) <500 500-1500 ≥1500 Brasil (APN) <400 400-2000 ≥2000 Estados Unidos de América (MMS) <305 305-1524 ≥1524 Noruega <300 300-1500 ≥1500 Tabla 1.1 Consideración de AP según el país. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 5 Figura 1.1 Clasificación de la zona marina de acuerdo con PEMEX. 1.2 Localización de aguas profundas en el mundo Las principales regiones en las que existen aguas profundas son: el Golfo de México, en las costas de Brasil, Mar del Norte, y las costas de África. La siguiente imagen muestra las regiones donde existen reservas probadas y recursos prospectivos en el mundo para tirantes mayores a los 500 m. Figura 1.2 Reservas probadas y recursos prospectivos en AP (Baker Hughes Reservoir Blog, 2012). FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 6 1.3 Descubrimientos mundiales en aguas profundas Actualmente existe una gran cantidad de países en los que ya sea por compañías nacionales o extranjeras se han realizado descubrimientos de yacimientos en aguas profundas y ultraprofundas. La mayoría de los descubrimientos se hicieron en los 90´s, sin embargo, fue a partir del año 2000 cuando se dio inicio a las operaciones en estos campos. A continuación se mencionan algunos de los yacimientos por país descubiertos en aguas profundas tomando en cuenta la definición que PEMEX ha establecido para este término. Nigeria En este país se obtuvieron las primeras licitaciones en aguas profundas en el año 1990, sin embargo fue hasta 1996 que se descubrió Abo, el primer campo en aguas profundas de Nigeria, iniciando su producción hasta el año 2003, cuenta con tirantes de agua entre 550 m y 800 m. En este país se descubrieron dos campos gigantes en aguas profundas, Bonga a cargo de la compañía Shell, en un rango de tirante de agua de 1,000 m aproximadamente (con una producción diaria de 200 mil barriles de crudo diarios) y Usan a tirantes de agua entre 750 m y 850 m, iniciando su producción en febrero del 2012. Así mismo se encuentra el campo Bosi con 1,458 m de tirante de agua, descubierto en 1999; y el campo Egina descubierto en el 2003, con tirantes de agua entre 1,500 m y 1,750 m. Angola Al igual que en Nigeria, el año en el que se hizo el descubrimiento del primer campo petrolero en Angola para aguas profundas fue en 1996 llamado Girassol a un tirante de agua de 1,360 m, el cual inició su explotación en el 2001 con una producción de 200,000 barriles por día (bpd). Posteriormente en 1997 se descubrió el campo Dalia a tirantes de agua entre 1,200 m y 1,500 m, inició su producción hasta el año 2006. En 1998 se descubrió el campo Rosa, a un tirante de agua de 1,350 m, con reservas probadas y probables que ascienden a los 370 millones de barriles. Hasta el 2011 en Angola había 82 campos en aguas profundas con tirantes de agua desde los 500 m hasta los 2,436 m, de los cuales sólo 26 se encontraban produciendo (Petroleum Economist). Guinea Ecuatorial En el caso de este país el primer descubrimiento en aguas profundasfue el campo gigante Zafiro, con la perforación del pozo Zafiro-1 en 1995, su producción inició en 1996 contando con una producción inicial de 40 mil barriles diarios de acuerdo con Exxon Mobil, el tirante de agua de este campo va de 600 m de profundidad hasta los 1,500 m. Ghana La compañía Kosmos Energy descubrió en el 2008 a un tirante de agua de 1,320 m el primer yacimiento de aguas profundas en este país nombrado Mahogany. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 7 Congo El descubrimiento de yacimientos en aguas profundas en este país data desde el año 1995, con el campo Bilondo, y fue hasta el 2004 que se descubrió Mobim, mientras que en el 2007 se encontró el campo Moho. Estos tres campos son conocidos como Moho-Bilondo, iniciando su explotación en el 2008 a cargo de la compañía Total, ubicados a tirantes de agua entre los 600 m y 900 m. Mauritania En el año 2001 la empresa australiana Woodside descubrió el campo Chinguetti, el cual se encuentra a un tirante de agua de 791 m, iniciando su producción en el 2006 con 15 Mbpd. Esta misma empresa descubrió el campo Tiof en el año 2003 a un tirante de agua de 1,080 m. Costa De Marfil La fecha de descubrimiento del primer campo en aguas profundas en este país fue en 2001, Boabab a un tirante de agua de 1,000 m, su producción arrancó en el 2005. Posteriormente se descubrió el campo Espoir que inició su producción en el 2002 a un tirante de agua de 600 m y Acajou descubierto en el 2003 a 930 m de tirante de agua. Indonesia La empresa Chevron es quien ha explorado las zonas en aguas profundas de Indonesia, siendo su primer descubrimiento en 1997 a un tirante de agua de 520 m, el segundo que actualmente se encuentra produciendo fue nombrado West Seno, el cual en el 2008 producía más de 40 mil barriles diarios. Campo en el que se construyó un sistema combinado de una plataforma de piernas tensionadas (TLP), dos unidades flotantes y ductos que conducen los hidrocarburos a tierra firme. Filipinas En el año 1989 fue descubierto el yacimiento Camago a un tirante de agua 736 m, por la compañía Shell, la cual en 1992 descubrió Malampaya, yacimiento que inició su producción de gas en el 2001. Japón Cuenta con un único campo en aguas profundas conocido como Sanriku Oki ubicado a 857 m de tirante de agua. India Su primer campo en aguas profundas fue descubierto en el 2000 llamado “Krishna”. Este país cuenta actualmente con cuatro campos en aguas profundas, iniciando su producción de gas en el 2009. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 8 Malasia En el 2002 la empresa estadounidense Murphy descubrió el campo gigante Kikeh a un tirante de agua de 1,330 m, iniciando su producción a finales del 2007, con una producción de 100 mil barriles diarios. Así mismo en el 2003 se descubrió el campo Gumusut a 1,200 m de tirante de agua. Australia En este país se descubrieron en los 90´s cuatro yacimientos en aguas profundas: Chrysaor en 1994, Dianysus en 1996, Gargon un año más tarde y Enfield en 1999, de los cuales sólo éste último se encuentra produciendo actualmente. Entre el año 2000 y 2005 se descubrieron seis yacimientos a tirantes de agua entre 780 m y 1,321 m, dentro de los cuales se encuentra el súper gigante Jansz. Noruega Cuenta con un único campo en aguas profundas Ormen Lange, descubierto en 1997, productor de gas desde octubre del 2007, su producción se destina a Reino Unido por medio de un gasoducto con una longitud de 1,200 km e instalado a una profundidad entre 850 m y 1,100 m. Reino Unido En 1994 se descubrieron dos campos Cuillin Central y Cuillin South, para 1995 se descubrió Alligin, los tres campos se ubican al noroeste de Escocia, cerca de las islas Faroes, y aún no inician su producción. Israel Se han descubierto tres campos en aguas profundas, el primero Noa en 1999 a un tirante de agua de 779 m, y en el 2007 Tamar y Mari-B, éste último a 1,646 m de tirante de agua aunque también se localiza en tirantes de agua someros. En el 2010 se descubrió el campo de gas Leviathan a un tirante de agua de 1,645 m. Egipto Egipto cuenta con diez campos en aguas profundas, siendo su primer descubrimiento el campo Saffron en 1998, iniciando su producción en el año 2003. Los campos de este país fueron descubiertos entre 1998 al 2002, sólo cinco de ellos se encuentran produciendo. Brasil Este país descubrió su primer campo en 1985 a un tirante de agua de 835 m, este campo fue nombrado Marlim e inició su producción en 1991. Brasil cuenta con 38 campos en aguas profundas descubiertos entre 1985 y 2008, de los cuales sólo 19 se encuentran produciendo. En el FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 9 2007 se descubrió el campo que hasta el momento es el más profundo en este país a un tirante de agua de 2,231 m, el campo Tupi. Estados Unidos de América Hasta 1997 en Estados Unidos de América existían dieciséis campos localizados en tirantes de agua entre 609 m y 914 m, veintiuno mayores a 914 m y menores o iguales que 1,219 m y dieciocho mayores a 1,219 m. En el 2003 se dio el descubrimiento del campo Tubular Bells a tirantes e agua entre 1,310 m y 1,400 m, localizado en Luisiana. México Se encuentra en una fase primaria en la incursión hacia aguas profundas debido a que no se había tenido gran actividad de exploración y delimitación de yacimientos en este ambiente. La importancia en la exploración y desarrollo de yacimientos en AP en México radica en la gran cantidad de recursos prospectivos que se han estimado en el Golfo de México profundo con cerca de 29 mil 500 MMbpce (50% del total de recursos prospectivos de la nación), representando así riesgos grandes pero a la vez una gran oportunidad de riqueza petrolera, la cual no podrá ser producida instantáneamente al descubrimiento, por lo que se requiere llevar a cabo estrategias a largo plazo, las cuales deberán comenzar lo más pronto posible para alcanzar las ganancias de los precios elevados actuales del petróleo. A partir del 2003 México inició la perforación de pozos en aguas profundas con la intención de incorporar nuevas reservas, el primer pozo que perforó PEMEX en estas áreas fue Chuktah-201 a un tirante de agua de 513 m, pozo que resultó seco. Sin embargo, PEMEX continúo con la perforación de pozos exploratorios en el Golfo de México Profundo perforando en el 2004 el pozo Nab-1 en un tirante de agua de 679 m, resultando productor de aceite extrapesado. En el 2006 se incorporaron 1,722 miles de millones de pies cúbicos de gas no asociado con la perforación de los pozos Noxal-1 y Lakach-1 perforados a tirantes de agua de 935 m y 988 m respectivamente. En el 2007 se perforó el pozo Lalail-1 ubicado a 93 km al noroeste del puerto de Coatzacoalcos, Veracruz a un tirante de agua de 806 m. Durante el 2008 se perforó el pozo Tamil-1 a un tirante de agua de 778 m resultando productor de aceite, así mismo se perforaron los pozos Chelem-1 y Tamha-1 a 810 m y 1,121 m respectivamente resultando pozos no exitosos. En el 2009 se incorporaron reservas de gas húmedo no asociado con la perforación del pozo Leek- 1 a un tirante de agua de 851 m, el cual arrojó por medio de pruebas de producción mediciones de 22.5 millones de pies cúbicos diarios de gas natural. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 10 Para el 2010 se perforaron los pozos Lakach-2DL a 1,196 m de tirante de agua y Labay-1 a 1,700 m de tirante de agua, mientras que en el 2011 se perforó el pozo Piklis-1 a un tirante de 1,945 m, resultando los tres pozos productores de gas. En el 2012, en un área de 12 km2, a 115 millas náuticas del puerto El Mezquital del municipio de Matamoros, PEMEX inició en junio trabajosen aguas profundas del Golfo de México en el proyecto conocido como Área Perdido, perforando los pozos exploratorios Supremus-1 y Trion-1. El 29 de agosto del 2012 PEMEX anunció el descubrimiento de petróleo en aguas ultraprofundas, después de la perforación del pozo Trión 1, ubicado a 177 km de la costa de Tamaulipas, confirmando la presencia de yacimientos de crudo ligero en el área Cinturón Subsalino del Proyecto Área Perdido. Este pozo se localiza al 39 km al sur de la frontera territorial, su perforación inició en el mes de junio del 2012 con la plataforma Bicentenario, perforado a 2,500 m de tirante de agua y a una profundidad actual de 4.5 km, incluyendo la corteza del lecho marino. El espesor total impregnado del pozo es de 320 m, con una porosidad de 18% a 25% y una permeabilidad de hasta 250 milidarcys (mD), con un flujo estimado de 10 Mbpd. Así mismo el 5 de octubre del 2012, se anunció el descubrimiento de un nuevo yacimiento al confirmar la presencia de crudo ligero en el pozo Supremus-1, perforado a 2,900 m de tirante de agua, siendo este pozo el de mayor tirante de agua perforado hasta el momento por PEMEX. Este pozo se localiza a 250 kilómetros de Matamoros, con un espesor total impregnado de 30 m, porosidad del 33% y una permeabilidad de 340 milidarcys (mD). En México, PEMEX continúa hasta la fecha con los trabajos de exploración en aguas profundas con el fin de encontrar más áreas en las que haya presencia de hidrocarburos. 1.4 Reservas y producción de EUA, Noruega, Brasil y México en aguas profundas Estados Unidos de América, en el 2009 había descubierto ya 11 mil millones de barriles de petróleo crudo equivalente (bpce) en el Golfo de México norteamericano, contabilizando al 1º de enero del 2010 3.3 millones de barriles de petróleo crudo y 12 billones de pies cúbicos de gas en reservas probadas. Así mismo en el año 2009 la producción de crudo del Golfo de México norteamericano en aguas profundas representó el 80% del Golfo, y el 23% de EUA. En Noruega al 1º de enero del 2010 se contaba con 558 millones de barriles de condensado y 9.5 MMMMpc de gas en reservas. Brasil en su campo Marlim descubierto en 1985, cuenta con una reserva recuperable de 1.7 MMMbpce, con un volumen original in situ de aproximadamente 9 MMbpce. Mientras que el campo Albacora-Leste tiene un total de reservas certificadas de 534 millones de barriles de petróleo y 32.6 millones de barriles equivalentes de gas, de los cuales 409 millones son reservas probadas. Así mismo este país hasta junio del 2007 producía 1.5 millones de barriles por día, FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 11 superando su producción en el 2010 a 2 millones de bpd, en la Cuenca Campos, (conformado por los campos antes mencionados). México al primero de enero del 2012 contaba con 736.1 MMbpce en reservas 3P. Con el descubrimiento que se hizo al perforar el pozo Trión-1, las evaluaciones preliminares establecieron un rango promedio de reservas 3P a incorporar de 350 MMbpce. Mientras que el pozo Supremus-1 podría incorporar entre 125 a 447 MMbpce. 1.5 Provincias petroleras mexicanas en aguas profundas Los yacimientos mexicanos en aguas profundas se localizan en el Golfo de México en un área que se extiende en más de 550 mil km2 a lo que PEMEX ha dividido en siete provincias petroleras debido a sus características estructurales, Cinturón Plegado Perdido, Salina del Bravo, Cordilleras Mexicanas, Planicie abisal, Salina del Istmo, Cinturón Plegado Catemaco y Escarpe de Campeche. Estas provincias se dividen en tres áreas exploratorias y son: Golfo de México B, Golfo de México Sur y Área Perdido. En la siguiente imagen se presenta la localización de dichas provincias petroleras: Figura 1.3 Provincias petroleras del Golfo de México Profundo (PEMEX). Estas provincias geológicas están en rocas generadoras del Jurásico y almacenadoras del Terciario y Mesozoico, destacando su complejidad las provincias que se ven afectadas por la tectónica salina. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 12 Algunas características geológicas de las principales provincias son: 1.5.1 Cinturón Plegado Perdido Comprende arenas turbidíticas del Eoceno y Oligoceno en estructuras compresivas de grandes dimensiones. Está echado abajo de la Franja de Sal Alóctona, se formó un cinturón plegado y fallado originado por un emplazamiento de sal y deslizamiento gravitacional sobre la cima de la sal jurásica, que involucra a la secuencia mesozoica. Las estructuras parecen estar nucleadas por sal, siendo alargadas, muy grandes (de más de 40 km) y apretadas. Este cinturón subyace a tirantes de agua de entre 2,000 y 3,500 m. Hasta el 2011 se contaba con 7,150 km2 en sísmica 3D. Las rocas almacenadoras están dentro de la columna mesozoica calizas fracturadas de aguas profundas y en el Terciario turbiditas siliciclásticas. 1.5.2 Provincia de las Cordilleras Mexicanas Se caracteriza por la presencia de estructuras plegadas muy alargadas, cuyos ejes se orientan en dirección Norte-Sur. Su origen está relacionado con deslizamientos por gravedad de la cubierta sedimentaria. Estas estructuras corresponden a la extensión Sur del Cinturón Plegado de las Cordilleras Mexicanas, mismas que se asocian a un despegue regional localizado en la secuencia arcillosa del Eoceno. Se tiene arenas turbidíticas del Eoceno-Plioceno en pliegues gravitacionales esbeltos de gran longitud. Esta provincia se localiza en tirantes de agua de 500 -3,500 m, hasta el 2011 se contaba con 18,600 km2 de sísmica en 3D. Uno de los pozos perforados en esta provincia es el pozo Lakach-1 que fue perforado en el 2006 frente a las costas del estado de Veracruz, a 131 km al noroeste del Puerto de Coatzacoalcos, Veracruz alcanzando el fondo marino a la profundidad de 988 m. Con este pozo se descubrió el primer yacimiento de gas no asociado en aguas profundas del Golfo de México en rocas del Mioceno. El volumen original 3P de gas natural es 1,732.7 MMMpc. Las reservas 3P estimadas son 1,301.8 MMMpc de gas, que equivalen a 268.5 MMbpce. Las reservas probadas y probables ascienden a 308.5 y 364.4 MMMpc, respectivamente. En el marco tectónico, el campo Lakach es un anticlinal que se encuentra al sur del alineamiento Lakach-Labay, con dirección noroeste a sureste. Este alineamiento se ubica en el límite sureste de las Cordilleras Mexicanas. El pozo Lakach-1 atraviesa una columna geológica que comprende rocas del Pleistoceno hasta el Mioceno Inferior, constituida por intercalaciones de horizontes arcillosos con limolitas y areniscas líticas. Las rocas que constituyen los yacimientos son del Mioceno Inferior formadas principalmente por areniscas líticas y limolitas, y corresponden a complejos de abanicos turbidíticos y canales submarinos en un ambiente de talud. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 13 La roca sello de la parte superior e inferior de ambos yacimientos, está constituida principalmente por lutitas con espesores mayores a 30 m y distribución lateral amplia inferior. La trampa que presenta es de tipo combinada, estructuralmente se encuentra confinado por un anticlinal asimétrico con cierre propio a nivel de los yacimientos. La respuesta sísmica de los yacimientos presenta claros indicadores directos de hidrocarburos, los límites de sus anomalías son concordantes con los contornos estructurales. Los resultados de los análisis isotópicos realizados a las muestras de gas recuperados en el pozo Lakach-1, muestran rocas generadoras afines a las rocas del Jurásico Superior Tithoniano presentando una elevada madurez térmica. Se presentan dos yacimientos, el primero formado por arenisca lítica de granulometría fina a gruesa, matriz limo-arcillosa y cementante calcáreo, con porosidadprimaria intergranular y porosidad secundaria móldica de 15% a 28%, medida en el laboratorio a partir de los núcleos que se cortaron en este yacimiento. En las pruebas de producción se registró un gasto de 25 MMpcd de gas. Mientras que el segundo está formado por arenisca lítica de grano fino a grueso, matriz limo-arcillosa y escaso cementante calcáreo, con intercalaciones de areniscas conglomeráticas y conglomerados poligmíticos. La porosidad es primaria intergranular y secundaria de tipo móldica de 15% a 25% y saturación de agua de 31%, resultando un espesor neto de 38 m. En las pruebas de producción registró un gasto de 30 MMpcd de gas. 1.5.3 Provincia Salina del Golfo Profundo ó Cuenca Salina del Istmo Conformada por calizas mesozoicas y areniscas en estructuras complejas asociadas a tectónica salina, ubicada en tirantes de agua de 500 a 3,000 m. Los pozos perforados han permitido descubrir dos yacimientos de aceite extrapesado. La columna sedimentaria mesozoica y terciaria se encuentra fuertemente afectada por la presencia de grandes canopies de sal e intrusiones salinas con raíz profunda que dan origen a la deformación y en algunos casos al rompimiento de las estructuras mesozoicas y terciarias, que influyeron activamente en la sedimentación, dando lugar a la formación de minicuencas por evacuación de sal donde los sedimentos del Plioceno quedan confinados, pudiendo llegar a formar trampas de tipo estratigráfico. En este sector de la Cuenca Salina del Istmo existen numerosas evidencias de la presencia de aceite, el cual está siendo expulsado a la superficie del fondo marino a través de fallas. El pozo Lalai-1 se localiza frente a las costas del estado de Veracruz, a 93 km al noroeste del puerto de Coatzacoalcos, Veracruz a un tirante de agua de 806 m. Geológicamente se ubica en el límite oeste de la provincia Salina del Istmo. Con este pozo se descubrió un yacimiento de gas no asociado en rocas del Mioceno Inferior. Por medio de este pozo se descubrieron dos yacimientos. El primero se encuentra en el intervalo 2,347-2,431.5 m, del cual su roca almacén es de arenas y areniscas líticas de grano fino a grueso, FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 14 con una consolidación pobre, matriz casi ausente, sus constituyentes son granos de cuarzo anguloso, plagioclasas, muscovita, fragmentos líticos calcáreos y abundantes fragmentos líticos volcánicos. La porosidad primaria intergranular y secundaria móldica se encuentra en el rango de 15% a 28%. En las pruebas de producción se registró un gasto de 18.1 MMpcd de gas. Mientras que el segundo se encuentra entre 2,257 y 2,333.5 m, formado por arenisca lítica de grano fino a grueso, matriz limo-arcillosa y escaso cementante calcáreo, con intercalaciones de areniscas conglomeráticas y conglomerados poligmíticos. La porosidad primaria es intergranular y la secundaria de tipo móldica de 15% a 25%. En las pruebas de producción, el yacimiento registró un gasto de 3.2 MMpcd de gas. Su geología estructural consta de alineamientos en dirección noreste a suroeste, afectados por cuerpos salinos. Se interpreta que la expulsión de sal en esta área ocurrió principalmente durante el Pleistoceno-Reciente, debido a que se observan plegamientos y cuñas sintectónicas derivados de la contracción pliocénica. La estructura es un anticlinal con cierre contra fallas inversas al noroeste y sureste, y presenta una falla al noreste del pozo que separa la estructura en dos bloques principales. La columna geológica del campo comprende rocas sedimentarias siliciclásticas que van en edad, desde el Mioceno Inferior al Reciente Pleistoceno. Las cimas cronoestratigráficas se fijaron mediante el análisis de foraminíferos planctónicos índices en las muestras de canal y núcleos. Mediante resultados de estudios de bioestratigrafía de alta resolución se interpreta que el paleoambiente de depósito de las rocas del yacimiento corresponde a un complejo de abanicos submarinos distribuidos en una batimetría que fluctúa de nerítica externa a batial superior. La roca sello de los plays del Oligoceno y Mioceno son capas de lutitas. Para el Oligoceno, se tienen espesores de más de 100 m, en tanto que para las secuencias arenosas del Mioceno Inferior-Medio, se tienen intercalaciones arcillosas de 30 m a 50 m de espesor, presentando un paquete de lutitas de más de 500 m de espesor que corresponde a la secuencia transgresiva del Plioceno Inferior. Esta secuencia arcillosa del Plioceno presenta un adelgazamiento hacia el norte, en dirección a las aguas profundas del Golfo de México. El tipo de trampa que presenta esta provincia es combinada; su estructura se encuentra confinada por un anticlinal asimétrico con cierre propio a nivel de los yacimientos. La roca generadora es del Jurásico Superior Tithoniano, en ambiente marino carbonatado con cierta influencia siliciclástica. 1.5.4 Cinturón Plegado Catemaco Esta provincia está formada por rocas sedimentarias del Terciario formando pliegues de orientación preferencial noreste-suroeste. Dicha deformación se asocia al evento Chiapaneco del Mioceno medio y tardío. El pozo Noxal-1 fue perforado en esta zona, localizado frente a las costas del estado de Veracruz a 102 km al noroeste del Puerto de Coatzacoalcos, Veracruz, con un tirante de agua de 935 m. El FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 15 pozo Noxal-1 ayudó en la incorporación de un nuevo yacimiento de gas no asociado en areniscas con intercalaciones de limolitas de Edad Plioceno Inferior. Con el pozo Noxal-1, se obtuvo una estratigrafía que comprende rocas que van desde el Reciente Pleistoceno al Mioceno Inferior, y está constituida por intercalaciones de horizontes arcillosos con areniscas líticas y limolitas. Sus cimas cronoestratigráficas se fijaron mediante el análisis de foraminíferos en las muestras de canal y núcleos cortados por el pozo. El yacimiento se localiza a nivel Plioceno Inferior, el cual forma parte de complejos turbidíticos y canales submarinos depositados en un ambiente de talud. La trampa se ubica en un anticlinal con cierre propio a nivel de yacimiento y está limitado por fallas inversas en los flancos noroeste y sureste. La roca sello en la parte superior e inferior del yacimiento se constituye de lutitas con espesores mayores a 200 m. Por otro lado los resultados de los análisis isotópicos que se realizaron a las muestras de gas recuperadas del pozo Noxal-1, mostraron que el origen de las rocas generadoras tienen afinidad a las rocas del Jurásico Superior Tithoniano que presentan una elevada madurez térmica. El yacimiento está constituido por areniscas líticas de granulometría fina a muy fina que gradúa a limolita, en matriz limo-arcillosa y cementante calcáreo, con porosidad primaria intergranular y secundaria de tipo móldica de 16% a 22%, y saturación de agua entre 30% y 50%. El yacimiento de Edad Plioceno Inferior resultó productor con un gasto de 10 MMpcd de gas y está localizado en el intervalo 2,134-2,202 m. 1.6 Exploración de hidrocarburos en aguas profundas La operación de exploración petrolera se refiere a la actividad por medio de la cual es posible descubrir nuevos yacimientos y así poder incorporar reservas, ya sea de gas o de aceite. La probabilidad de éxito que tiene va de un 10% a un 40%, el cual depende en gran medida de la tecnología con la que se cuenta. Esta actividad se debe visualizar como una fase de inversión, puesto que el valor del proyecto depende de la información que se obtenga en esta etapa. La exploración dentro de la industria petrolera ha tenido sus altibajos, teniendo grandes avances en cuanto a la tecnología utilizada para poder descubrir nuevos yacimientos en nuevas áreas. A partir de los 90´s se ha dado un gran desarrollo tecnológico en la exploración petrolera,ya que se cuenta con bases de datos de mayor tamaño, modelos tridimensionales, mapas computarizados así como mayor capacidad de procesamiento y nuevos métodos, lo que ha permitido el descubrimiento de más y mayores campos. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 16 Figura 1.4 Métodos y etapas de exploración (Moreno y Díaz-Navarro, 2012). 1.6.1 Prospección geofísica La sísmica es el método más utilizado dentro de la exploración en la industria petrolera y el que mejores resultados ha brindado, siendo éste método el que ha permitido que la exploración en aguas profundas sea un éxito. En los 80´s este método evolucionó pasando de la sísmica 2D a la 3D, que junto con la capacidad computacional y procesamiento de datos le ha sido posible realizar levantamientos 3D, prosperando poco a poco para mejorar estos modelos y proveer imágenes más precisas con el fin de incrementar la probabilidad de éxito en la exploración petrolera. La sísmica involucra cuatro etapas: adquisición, procesamiento, visualización e interpretación. En aguas profundas la actividad sísmica es la base para la recopilación de datos, así como la localización de yacimientos, realizándose esta actividad por medio de barcos equipados para recolectar datos sísmicos del subsuelo. Sin embargo la sísmica no permite analizar todo lo que se requiere a tirantes de agua más profundos, es por eso que el uso de la gravimetría y la magnetometría han tenido un auge importante en los yacimientos localizados en estas áreas, los cuales se complementan con la prospección sísmica con lo que se pueda tener una mejor interpretación. Al realizar la aplicación correcta en conjunto de estas herramientas, se disminuye el riesgo que se tiene en la exploración, dando lugar a velocidades sísmicas mejoradas así como la obtención de modelos geológicos integrados. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 17 Las áreas prospectivas subsalinas en aguas profundas han demostrado ser difíciles para la obtención de imágenes utilizando datos de los primeros levantamientos 3D. A pesar de que los datos sísmicos proporcionan información para realizar operaciones exploratorias exitosas, la mayoría de los casos no logran arrojar imágenes de calidad en las formaciones de sal. Lo anterior dio como resultado el desarrollado de nuevos métodos para la obtención de datos dentro de los cuales están: sistemas de adquisición de datos con sensores unitarios “Q-marine”, lo que incrementa la resolución de las imágenes sísmicas; la utilización de un nuevo método sísmico llamado registro en círculos, resultando eficaz para la obtención de imágenes debajo de la sal y de otras capas reflectivas; perfiles sísmicos verticales (VSP), técnicas de adquisición de datos sísmicos durante la perforación; el uso de la gravimetría y magnetometría, iniciando su aplicación en los 20´s perdiendo importancia a inicios de los 90´s, debido a los avances acelerados que se dieron en la sísmica. Por otro lado, la tecnología electromagnética (EM) ha sido adaptada para aguas profundas, donde los equipos de exploración integran los datos EM con los sísmicos para mejorar la resolución estructural y localizar las reservas de hidrocarburos con gran precisión. Dentro de las nuevas tecnologías que ayuda a solucionar los problemas de definición de estructura en la exploración del subsuelo, se encuentran los levantamientos sísmicos de cobertura amplia (WAZ, por su nombre en inglés). Este método proporciona los datos de todas las trayectorias de ondas sísmicas que viajan en diferentes direcciones, así como el incremento en la relación señal-ruido demostrando tener una buena resolución en ambientes heterogéneos. Para las formaciones de sal estas trayectorias sísmicas han sido mejoradas con el uso de WAZ lo que mejora la iluminación en las capas por debajo de la sal, en especial alrededor de los límites. La tecnología WAZ presenta variantes en la geometría de las embarcaciones, con lo que se descubrió que al realizar la adquisición WAZ en dos direcciones de navegación opuestas en tres orientaciones diferentes el subsuelo se cubría seis veces, y el conjunto de estos datos lograban un registro tridimensional más completo. Al darse cuenta que al tomar datos en varias direcciones ofrecía un mejor modelo 3D, se decidió retomar la idea propuesta en 1980 de navegar en círculos alrededor de un punto establecido, sobre todo en los domos salinos, lo cual ahora es posible ya que los cables sísmicos se pueden mantener en un desplazamiento lateral durante el viraje del barco. Así mismo las capacidades de posicionamiento, sensores marinos y arreglos de fuentes que suministran una penetración profunda actualmente, permiten la adquisición sísmica con la geometría circular. 1.6.1.1 Perfil sísmico vertical Los levantamientos de sísmica de pozos (conocido también como VSP), es una de las técnicas más versátiles de medición de fondo de pozo con que se cuenta hasta el momento. Este método vincula las imágenes sísmicas de superficie basadas en el tiempo con los registros de pozos FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 18 basados en la profundidad y se clasifica según la geometría del levantamiento que se determina por el desplazamiento de la fuente, la trayectoria del pozo y la profundidad del arreglo de receptores. Este tipo de sísmica reduce el riesgo durante la perforación de sedimentos subsalinos mediante la obtención de relaciones de velocidades sísmicas más precisas antes de que el pozo salga de la sal. 1.6.1.2 Implementación de gravimetría y magnetometría a la exploración petrolera en aguas profundas La gravimetría y magnetometría son dos métodos geofísicos conocidos como métodos potenciales, utilizados comúnmente para la exploración de grandes áreas, visualización de nuevas cuencas y su delimitación. En el Golfo de México es un procedimiento normal la adquisición de datos magnéticos y gravimétricos de alta resolución complementados con estudios 2D y 3D. Actualmente las áreas que son exploradas para descubrir yacimientos son ideales para la utilización de gravimetría y magnetometría, puesto que ya se cuentan con los conocimientos y herramientas necesarias para la conjunción de estos estudios con la prospección sísmica; sumándole la facilidad de adquisición de datos potenciales, los bajos costos de sondeos, el buen entendimiento de los algoritmos utilizados en los procesos de información e interpretación. Es por ello que la combinación de estas tecnologías, han hecho más rápida y eficiente la exploración en zonas que no habían sido exploradas. Por lo general, el uso de la gravimetría y magnetometría se aplica en áreas donde es muy difícil o imposible que la sísmica se realice. Como ejemplo de esto se tienen los bloques de sal, donde la sísmica es muy efectiva sólo para dar las imágenes de la superficie del bloque, sin embargo debido a la alta velocidad que tiene la sal es difícil la visualización mientras se atraviesa dicho bloque. Así mismo los avances en software han tenido mucho que ver en el uso de la gravimetría y magnetometría, puesto que estos proveen la habilidad de mostrar con eficacia, evaluar rápidamente y además de la experimentación dinámica con un conjunto de datos que ayuda a reducir el riesgo e incrementar la capacidad de prospección en la exploración. A lo que es mucho mejor contar con un software que integre la gravimetría, magnetometría con la sísmica u otro dato ya sea geofísico o geológico. En la actualidad es común que los barcos que adquieren datos sísmicos, realicen al mismo tiempo la adquisición de datos gravimétricos, tomando en la mayoría de los casos un dato por segundo brindando con ello datos de alta calidad. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA ENAGUAS PROFUNDAS 19 Figura 1.5 Utilidad de los métodos potenciales en la exploración petrolera (Moreno y Díaz-Navarro, 2012). 1.7 Planeación de la explotación de yacimientos en AP En todos los proyectos de la industria petrolera es necesario que se cuente con una planeación detallada en la cual se estipulen y administren las etapas a seguir para el desarrollo de un campo. En aguas profundas debido a los altos costos de cada una de las operaciones, las limitantes y los riesgos del entorno, se hace necesario de una planeación aún más minuciosa. La planeación requiere de una fuerte base de sustento la cual proporcionará la información de entrada para el desarrollo de cualquier yacimiento o campo. El sustento del proyecto recaerá en las áreas encargadas del modelado estático y dinámico del yacimiento, las cuales en un primer esfuerzo de comprensión del campo basarán su evaluación en información exploratoria obtenida de la sísmica, gravimetría, magnetometría, estudios de sistemas petroleros, campos cercanos y perforación de pozos exploratorios en los cuales se necesita de la mayor toma de información posible para lograr el modelado estático y el cálculo de FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 20 reservas, se requiere tener una evaluación de información cíclica la cual disminuya la incertidumbre de tener una acumulación de hidrocarburos no comercial en el yacimiento que ponga en riesgo el valor económico de la inversión. Con esto se pretende complementar poco a poco la información para tener mayor conocimiento del yacimiento, continuar con el análisis del proyecto, evaluar que se ha hecho bien hasta el momento, modificar lo que sea necesario para no presentar errores y así poder seguir adelante con los calendarios planeados. Con la información obtenida se debe realizar una evaluación exhaustiva en la cual se muestren todos los caminos viables para desarrollar el yacimiento, así como las medidas que se deberán tomar en caso de presentarse algún obstáculo, las tecnologías y equipos que se requieren para realizarlo, la inversión y los costos que se estiman; todos estos parámetros deben ser integrados en un análisis de sensibilidad el cual nos ayudará a determinar que opción presentará más beneficios, con lo que se logrará establecer cuantos pozos deben ser perforados, si es necesario el uso de pozos inyectores, de sistemas artificiales, que tecnología y equipo son los más óptimos dadas las condiciones del campo, las medidas que se requieren para lograr el aseguramiento de flujo, como deberá ser la terminación de cada pozo y que características deben cumplir los sistemas submarinos de producción y las instalaciones superficiales En la figura 1.6 se puede observar la necesidad de integrar diferentes disciplinas para obtener diversos datos, pretendiendo incrementar la comprensión de cada yacimiento en AP, con el fin de tener una base confiable en la toma de decisiones para el plan de explotación, en el cual estarán integradas actividades y estudios como: Modelo de yacimiento del subsuelo Estrategia de drene y localizaciones de fondo de pozo Plan de desarrollo de campos petroleros Ingeniería y tecnología de diseño de pozos Metodología de intervención de pozos Diseño e instalación de líneas de conducción y plataformas La integración permite ver como las decisiones tomadas en un área afectan todas las otras áreas La planeación será clave para lograr el éxito en el desarrollo de un proyecto en aguas profundas, estando presente a lo largo de toda la vida del mismo para poder retroalimentarlo y así generar mejores prácticas (ver figura 1.7), producto de la experiencia de operación de las compañías involucradas; así mismo se requiere de una evaluación continua con el fin de obtener información necesaria para analizar la evolución de cada etapa, las cuales en su mayoría son dependientes entre sí y podrán afectar o no el desempeño de la siguiente. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 21 Figura 1.6 Integración de la información para entender el yacimiento (Schlumberger). Figura 1.7 Refinación de un proyecto de explotación en AP(Schlumberger). FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 22 Para lograr que la actividad de planeación sea exitosa, se debe contar con la sinergia de todas las disciplinas participantes en el desarrollo de un campo, siendo clave la comunicación y la planeación conjunta. Adicionalmente se requiere de la colaboración y eficiencia de las empresas que proveen los equipos, ya que la mayoría son diseñados y fabricados especialmente para cada campo, elevando el tiempo de entrega y desarrollo del proyecto así como el aumento de posibles retrasos. En general, una planeación de proyectos en AP debe contener las siguientes consideraciones: Características del yacimiento y de los fluidos a producir Número de pozos necesarios para su explotación dependiendo del área de drene y eficiencia de cada pozo Tipo de terminación de los pozos • Energía del yacimiento • Declinación • Tirante de agua • Infraestructura necesaria para la explotación y las características que debe cumplir • Localización del campo • Condiciones ambientales y meteorológicas a lo largo del año • Recuperación secundaria y mejorada • Bombeo artificial • Procesamiento del hidrocarburo • Disponibilidad de equipos • Calendario de actividades • Intervenciones necesarias • Aseguramiento de flujo • Logística de abastecimiento • Abandono del campo Lo cual hace necesario de una integración y evaluación de las necesidades que se presentarán a futuro y que requieren ser consideradas para no modificar el desempeño del proyecto y su desarrollo. El aseguramiento de flujo y el mantenimiento de las instalaciones son dos factores que generalmente son considerados como correctivos, sin embargo en AP no se pueden tener este tipo de filosofías por lo que se hace necesario la prevención, aun cuando parezcan gastos innecesarios. El éxito de la planeación de los proyectos de explotación de hidrocarburos en AP solo será confirmado después de abandonar el campo, debido al alto riesgo y tiempo de recuperación de la inversión, por lo que se hace necesario un cambio de visión a largo plazo así como también de la compresión de los riesgos existentes en toda la vida del proyecto. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 23 Finalmente dentro de la planeación de los proyectos en AP deben ser considerados todos los posibles efectos que pueden causarse al medio ambiente, considerando tomar las medidas de precaución necesarias para evitarlos o dañar lo menos posible. Así mismo se debe establecer claramente el proceso por medio del cual se dejará al ambiente submarino lo más parecido a como fue encontrado antes de iniciar el proyecto, y los costos que esto generará. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 24 Capítulo 2 Perforación en Aguas Profundas La perforación en aguas profundas es una de las actividades más críticas en la explotación de hidrocarburos costa afuera. El diseño, ejecución y control deben de ser lo más preciso posibles debido a que un error en este ambiente puede ocasionar grandes pérdidas humanas, ambientales y/o económicas. La actividad más riesgosa de la perforación en aguas profundas, es al perforar pozos exploratorios puesto que en ese momento no se han podido determinar las presiones anormales exactas que serán enfrentadas, por lo cual se requieren modelos de gradiente de presión y presión anormal lo más cercano a la realidad. Existiendo adicionalmente un riesgo asociado a no encontrar acumulaciones de hidrocarburos económicamenterentables. Las unidades de perforación costa afuera (MODU, por su nombre en inglés) llevan su propio equipo de perforación, conformado de una tubería de perforación, tubería pesada de perforación, lastra barrenas, llaves, cuñas, elevadores, sarta de perforación, herramientas de pozo, etc. La mayoría de estos elementos deben cumplir con los estándares del API (American Petroleum Institute). 2.1 Instalaciones superficiales de perforación Las instalaciones superficiales en aguas profundas son el pilar de las operaciones de perforación, y pueden tener capacidades y características diferentes según el tipo de tecnología utilizada. A continuación se describirá una breve historia de su evolución así como la descripción de las unidades superficiales de perforación utilizadas actualmente en aguas profundas. 2.1.1 Evolución de las instalaciones marinas El desarrollo tecnológico necesario para solventar las necesidades que van surgiendo en la sociedad, presenta cada vez más y mayores innovaciones conforme transcurre el tiempo, lo que dentro de la industria petrolera no se queda fuera. Tal es el caso de las plataformas que se han utilizado a lo largo del tiempo para poder perforar pozos y extraer los hidrocarburos en las zonas marinas, evolución que se ha presentado debido a la necesidad de explotar ambientes no convencionales y más riesgosos. Los primeros pozos petroleros que tenían como objetivo yacimientos bajo algún cuerpo de agua fueron perforados con plataformas de madera construidas sobre pilares de éste mismo material generalmente con 3 m de profundidad de tirante de agua en el Gran Lago St. Marys localizado en el estado de Ohio, EUA, alrededor del año 1891. Los primeros problemas de perforar bajo FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 25 percusión como se realizaba en el pasado consistían en que el tirante de agua generaba resistencia a la caída del sistema de perforación, lo cual causaba menor daño a la roca con una precisión nula, por lo que para solucionar estos problemas se generaron los primeros risers que tenían como fin aislar el tirante de agua de la zona a perforar. Poco a poco se descubrieron yacimientos en tirantes de agua más profundos lo cual dificultaba la instalación de los pilotes debido al movimiento de los barcos de instalación y a la baja precisión con la que se montaban, por ello se decidió construir estructuras con un material más resistente. Fue hasta el año 1948 en el campo “Grand Isle” a un tirante de agua de 14 m donde se tuvo la primera plataforma con estructura de acero, misma que estaba conformada por 25 columnas de 4 pilares cada una, con lo que se soportaba la plataforma. Debido a que los yacimientos se localizaban a tirantes de agua cada vez más profundos, la construcción de plataformas con piernas de acero más largas provocaba que éstas tuvieran mayor flexibilidad, dando como resultado la pérdida de estabilidad causado por las corrientes marinas, donde incluso las piernas podían llegar a romperse, por lo que se buscó la forma de tener mayor soporte. Como resultado de esto, se construyeron plataformas con soporte o patas de concreto, como ejemplo se tiene la plataforma “Beryl Alpha”, ubicada en el Mar del Norte, con un tirante de agua de 120 m, construida en 1975. Figura 2.1 Plataforma Beryl Alpha. En 1978 la compañía Shell instaló la plataforma Cognac con un tirante de agua de 311 m. Esta plataforma pesaba aproximadamente 50,000 toneladas, siendo la plataforma de perforación y FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 26 producción fija más grande hasta ese momento. La plataforma Cognac no sólo utilizó tecnología nueva, si no también requirió de la ayuda de buzos para posicionar, alinear y ensamblar las 3 partes de la estructura de acero de la que está compuesta. Cognac inició su producción en 1982 con 72,000 barriles de aceite y 100 millones de pies cúbicos de gas por día. En 1984 se utilizó por primera vez una plataforma de piernas tensionadas en el campo Hutton, ubicado en el Mar del Norte de la zona británica con un tirante de agua de 148 m. Sin embargo fue en 1989 que la empresa Shell anunció la construcción de la TLP “Auger”, la cual sería instalada a una profundidad de 870 metros en el Golfo de México, rompiendo el récord en profundidad de una plataforma de perforación y producción. Dicha plataforma tuvo su primera producción el 15 de abril de 1994. Las plataformas SPAR fueron utilizadas por primera vez en el año 1996 en el campo Neptuno, ubicado en el Golfo de México, a una profundidad de 588 m. En el año 2009 la empresa Shell utilizó esta tecnología a una profundidad de 2,838 m, en el campo Perdido, ubicado en el Golfo de México. Figura 2.2 Spar, proyecto Perdido Shell. En los últimos años se ha empezado a utilizar una tecnología conocida como “posicionamiento dinámico” con la que las plataformas y barcos por medio de potentes propulsores son recolocados en el punto exacto en el que deben permanecer, contrarrestando el movimiento del mar. Para esto es necesario el uso de sistemas GPS (Global Positioning Systems) que mediante triangulación satelital y la utilización de sistemas automatizados por computadora, comparan las posiciones y rectifican automáticamente la posible traslación, controlando los motores y propulsores de la plataforma. Esta técnica es muy utilizada en plataformas y barcos de exploración y mantenimiento de pozos, evitando así el uso de sistemas de anclaje que además de costosos, no presentan la versatilidad de un barco o plataforma con posicionamiento dinámico. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 27 2.1.2 Instalaciones superficiales de perforación para Aguas Profundas 2.1.2.1 Plataformas de piernas tensionadas La idea básica detrás del concepto de una plataforma de piernas tensionadas era hacer una estructura que en parte fuera rígida y en parte flexible. Por lo que las plataformas TLP se definen como estructuras flotantes, pero también pueden ser clasificadas como plataformas fijas. En general las TLP son similares a las columnas estabilizadas de plataformas fijas con la excepción de que la flotabilidad de las TLP excede su peso por lo que el equilibrio vertical de las plataformas requiere cables tensos conectados con la estructura superior de la plataforma al fondo del mar. Estos cables tensos son conocidos como piernas tensionadas o tendones. Estas plataformas son estructuras flotantes fijadas debajo del agua con anclas y cables de diferente tensión. La flotación de la plataforma ayuda a mantener los cables tensos, aunque la forma en que se encadenan puede tener un impacto. Se emplean para la perforación de pozos en aguas profundas a tirantes de agua entre 460 m y 2,200 m. Figura 2.3 Plataforma de piernas tensionadas. Los cables de la plataforma están diseñados para ser flexibles pero resistentes, permitiendo movimientos horizontales, con lo que se evita la rotura y desgaste debido a la constante lucha contra la fuerza del mar. Así mismo los cables se tensan lo suficiente para que el movimiento vertical no sea posible. Un elemento importante de estas plataformas son las juntas flexibles (flex-joints), fabricadas de acero y material elastómero, permitiendo que la estructura se desplace horizontalmente sin provocar deformación en los tensores. FUNDAMENTOS Y OPERACIONES DE LA INDUSTRIA PETROLERA EN AGUAS PROFUNDAS 28 Su instalación es sencilla ya que no requiere barcazas grúa. Presentan gran estabilidad en condiciones meteorológicas severas. Los elementos verticales son anclados al fondo marino por medio de una estructura de acero cimentado mediante pilotes. El costo de la TLP incrementa conforme el tirante de agua es mayor debido a los cables de anclaje,
Compartir